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  <title> TCP/IP | HoneyGuide's Blog </title>
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          <h1 class="post-title" itemprop="name headline">
            
            
              
                TCP/IP
              
            
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                2017-02-27
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          </span>

          
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                <span itemprop="about" itemscope itemtype="http://schema.org/Thing">
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                    <span itemprop="name">网络通信</span>
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        <h3 id="TCP-IP参考模型"><a href="#TCP-IP参考模型" class="headerlink" title="TCP/IP参考模型"></a>TCP/IP参考模型</h3><p>TCP/IP ，全称为 Transfer Controln Protocol/Internet Protocol ，即传输控制 / 网际协议，它并不单只 TCP 和 IP 这两个协议，而是用于计算机通信的一组协议，我们通常称之为 TCP/IP 协议族。<br><a id="more"></a></p>
<p>TCP/IP 是四层的体系结构：应用层、运输层、网际层和网络接口层。但最下面的网络接口层并没有具体内容。因此往往采取折中的办法，即综合OSI 和 TCP/IP 的优点，采用一种只有五层协议的体系结构，如图所示。</p>
<p><img src="/img/201702/OSI.png" alt="image"></p>
<ol>
<li><strong>物理层（ Physical Layer ）</strong><br>物理层把比特流传送到物理媒体。电气信号（或光信号）在物理媒体中传播，比特流从发送端物理层传送到接收端物理层。物理层接收到比特流，上交给数据链路层。主机的网卡、 RJ45 以太网接口、网线等硬件设备均属于物理层范畴。</li>
<li><p><strong>数据链路层（ Data Link Layer ）</strong><br>数据链路层也称为网络接口层，它的功能是将网络层提交的数据报（ IP Datagram ）封装成（以太网）帧后提交给物理层，或从物理链路上接收到的数据帧中萃取数据报提交给网络层。</p>
<p> 对于一个给定的（物理）连接来说，链路层协议主要实现在网络适配器中，即我们常说的网卡（ NIC ， Network Interface Card ）。传输节点的网络层把 IP 数据报传递到适配器，由适配器将此数据报封装到链路层的帧中，然后把这个帧传输到物理层通信链路。</p>
</li>
<li><p><strong>网络层（ Network Layer ）</strong><br>Internet 的网络层通过一系列的路由器在源地址和目的地址之间传输数据包，它依赖于底层链路层的服务。由于该层的主要协议是 IP 协议，因而也可简称为 IP 层。它是 TCP/IP 协议栈中最重要的一层，主要功能是可以把源主机上的分片（ Fragment ）发送到互联网中的任何一台目标主机上。</p>
<p> 网络层包含了子网操作，它是懂得网络拓扑结构（网络中机器的物理配置，带宽的限制等）的最高层，也是内网通信的最高层。涉及到 ARP 协议，ICMP 协议， RIP 、 OSPF 、 BGP 等路由协议和路由器设备。</p>
</li>
<li><p><strong>传输层（ Transport Layer ）</strong><br>我们通常所说的两台主机之间的通信其实是两台主机上对应应用程序之间的通信，传输层提供的就是应用程序之间的通信，也叫端到端（ host-to-host end-to-end ）的通信。在 TCP/IP 协议族中传输层包含点对点（ Peer to Peer ）的传输协议：一个是 TCP （传输控制协议）；另一个是 UDP（用户数据报协议）。</p>
<p> TCP 是一个可靠的面向连接的协议，它允许源于一个机器的字节流（ byte stream ）被无错误地传输到 Internet 上的任何机器。</p>
<p> UDP 是一个不可靠无连接的协议，它是为那些不需要 TCP 的序列号管理和流控制而想自己提供这些功能的应用程序设计的。</p>
</li>
<li><p><strong>应用层（ Application Layer ）</strong><br>应用层是指建立在传输层之上，直接面向用户，向用户提供特定的、常用的应用程序。如远程登录服务（ tcp/telnet ）、超文本传输协议（tcp/http ）、文件传输协议（ tcp/ftp ）、实时流媒体协议（ tcp/rtsp ）；动态主机设置协议（ udp/dhcp ）、简单文件传输协议（ udp/tftp）、实时传输协议（ udp/rtp ）等。</p>
<p> 鉴于 TCP 和 UDP 协议各自的特性，有些应用综合使用两种协议。例如 DNS 在某些情况下使用 TCP （发送和接收域名数据库），但使用 UDP 传送有关单个主机的信息； RTSP/RTP/RTCP 使用 TCP 实现流点播控制，使用 UDP 实现数据传输及控制。</p>
</li>
</ol>
<p><img src="/img/201702/TCPIP1.png" alt="image"></p>
<p><img src="/img/201702/TCPIP2.png" alt="image"></p>
<h3 id="建立连接：三次握手"><a href="#建立连接：三次握手" class="headerlink" title="建立连接：三次握手"></a>建立连接：三次握手</h3><p>在 TCP/IP 协议中，TCP 协议提供可靠的连接服务，采用三次握手建立一个连接。</p>
<p><img src="/img/201702/ack3.png" alt="image"></p>
<ol>
<li>客户端 A 发送 SYN 包（SYN=j）到服务器 B，并进入SYN_SEND 状态，等待服务器 B 确认。</li>
<li>服务器 B 收到 SYN 包，必须确认客户 A 的 SYN（ACK=j+1），同时自己也发送一个 SYN 包（SYN=k），即 ACK+SYN 包，此时服务器 B 进入SYN_RECV 状态。  </li>
<li>客户端 A 收到服务器 B 的 SYN＋ACK 包，向服务器 B 发送确认包 ACK（ACK=k+1）。此包发送完毕，客户端 A 和服务器 B 进入  ESTABLISHED 状态，完成三次握手。  </li>
</ol>
<p>完成三次握手，客户端与服务器开始传送数据。</p>
<h3 id="断开连接：四次挥手"><a href="#断开连接：四次挥手" class="headerlink" title="断开连接：四次挥手"></a>断开连接：四次挥手</h3><p>由于 TCP 连接是全双工的，因此每个方向都必须单独进行关闭。  </p>
<p>这个原则是当一方完成它的数据发送任务后就能发送一个 FIN 来终止这个方向的连接。  </p>
<p>收到一个 FIN 只意味着这一方向上没有数据流动，一个 TCP 连接在收到一个 FIN 后仍能发送数据。</p>
<p>首先进行关闭的一方将执行主动关闭，而另一方执行被动关闭。  </p>
<p><img src="/img/201702/ack4.png" alt="image"></p>
<ol>
<li>客户端 A 发送一个 FIN，用来关闭客户 A 到服务器 B 的数据传送。  </li>
<li>服务器 B 收到这个 FIN，它发回一个 ACK，确认序号为收到的序号加1。和 SYN 一样，一个 FIN 将占用一个序号。  </li>
<li>服务器 B 关闭与客户端 A 的连接，发送一个 FIN 给客户端 A。  </li>
<li>客户端 A 发回 ACK 报文确认，并将确认序号设置为收到序号加1。</li>
</ol>
<h4 id="断开连接比建立连接多一次"><a href="#断开连接比建立连接多一次" class="headerlink" title="断开连接比建立连接多一次"></a>断开连接比建立连接多一次</h4><p>这是因为服务端的 LISTEN 状态下的 SOCKET 当收到 SYN 报文的建连请求后，它可以把 ACK 和 SYN（ACK 起应答作用，而 SYN 起同步作用）放在一个报文里来发送。</p>
<p>但关闭连接时，当收到对方的 FIN 报文通知时，它仅仅表示对方没有数据发送给你了；但未必你所有的数据都全部发送给对方了，所以你未必会马上会关闭 SOCKET，也即你可能还需要发送一些数据给对方之后，再发送 FIN 报文给对方来表示你同意现在可以关闭连接了，所以它这里的 ACK 报文和 FIN 报文多数情况下都是分开发送的。</p>
<h3 id="基于-TCP-IP-架构的网络通信模型"><a href="#基于-TCP-IP-架构的网络通信模型" class="headerlink" title="基于 TCP/IP 架构的网络通信模型"></a>基于 TCP/IP 架构的网络通信模型</h3><p><img src="/img/201702/TCPIP3.png" alt="image"></p>
<h3 id="套接字"><a href="#套接字" class="headerlink" title="套接字"></a>套接字</h3><p>TCP/IP协议的核心部分是传输层协议(TCP、UDP)，网络层协议(IP)和物理接口层。</p>
<p>应用层通过传输层进行数据通信时，TCP和UDP会遇到同时为多个应用程序进程提供并发服务的问题。多个TCP连接或多个应用程序进程可能需要通过同一个TCP协议端口传输数据。为了区别不同的应用程序进程和连接，许多计算机操作系统为应用程序与TCP/IP协议交互提供了称为套接字(Socket)的接口。</p>
<p>套接字，是支持TCP/IP的网络通信的基本操作单元，可以看做是不同主机之间的进程进行双向通信的端点</p>
<blockquote>
<p><strong><em>Socket</em>=Ip address+ TCP/UDP + port。</strong></p>
</blockquote>
<p>区分不同应用程序进程间的网络通信和连接，主要有3个参数：<strong>通信的目的IP地址、使用的传输层协议(TCP或UDP)和使用的端口号</strong>。通过将这3个参数结合起来，与一个Socket绑定，应用层就可以和传输层通过套接字接口区分来自不同应用程序进程或网络连接的通信，实现数据传输的并发服务。</p>
<p>每一个基于TCP/IP网络通讯的程序(进程)都被赋予了唯一的端口（号），端口是一个信息缓冲区，用于保留Socket中的输入/输出信息，端口号是一个16位无符号整数(unsigned short)，范围是0-65535，以区别主机上的每一个程序（端口号就像房屋中的房间号），低于1024的端口号保留给标准应用程序，比如pop3的端口号就是110。</p>
<p>Socket可以看成在两个程序进行通讯连接中的一个端点（endpoint），一个程序将一段信息写入Socket中，该Socket将这段信息发送给另外一个Socket中，使这段信息能传送到其他程序中。一般一个server服务器对应很多客户端client连接，服务器必须维护一张客户连接列表，每增加一个客户端连接服务器端都要新建一个套接字负责与新增客户端进行对话通信。</p>
<p>传输套接字主要有两类：流式套接字（SOCK_STREAM）和数据报套接字（SOCK_DGRAM）。<br>流类型的套接字是为需要可靠连接的应用程序设计的。这些程序通常使用连续的数据流。用于这种类型套接字的协议是TCP，适合FTP这类实现。流套接字是最常用的，一些众所周知的协议如HTTP、TCP、SMTP、POP3等都是基于面向流的协议。</p>
<p>数据报套接字使用UDP做为下层协议，是无连接的，有一个最大缓冲区大小（数据包大小的最大值）。它是为那些需要发送小数据包，并且对可靠性要求不高的应用程序设计的。与流式套接字不同，数据报套接字并不保证数据会到达终端，也不保证它是以正确的顺序到来的。数据报套接字的传输效率相当高，它经常用于音频或视频应用程序。对这些程序来说，速度比可靠性更加重要。</p>
<h3 id="参考"><a href="#参考" class="headerlink" title="参考"></a>参考</h3><p><a href="http://blog.csdn.net/phunxm/article/details/5085792" target="_blank" rel="external">http://blog.csdn.net/phunxm/article/details/5085792</a></p>

      
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            文章目录
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            站点概览
          </li>
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               alt="HoneyGuide" />
          <p class="site-author-name" itemprop="name">HoneyGuide</p>
           
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        <div class="copyright" >
  
  &copy; 
  <span itemprop="copyrightYear">2017</span>
  <span class="with-love">
    <i class="fa fa-heart"></i>
  </span>
  <span class="author" itemprop="copyrightHolder">HoneyGuide</span>
</div>


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  由 <a class="theme-link" href="https://hexo.io">Hexo</a> 强力驱动
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  主题 -
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    NexT.Pisces
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<script type="text/javascript">
  if (Object.prototype.toString.call(window.Promise) !== '[object Function]') {
    window.Promise = null;
  }
</script>









  




  
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  <script type="text/javascript">
    // Popup Window;
    var isfetched = false;
    // Search DB path;
    var search_path = "search.xml";
    if (search_path.length == 0) {
      search_path = "search.xml";
    }
    var path = "/" + search_path;
    // monitor main search box;

    function proceedsearch() {
      $("body").append('<div class="local-search-pop-overlay">').css('overflow', 'hidden');
      $('.popup').toggle();
    }
    // search function;
    var searchFunc = function(path, search_id, content_id) {
      'use strict';
      $.ajax({
        url: path,
        dataType: "xml",
        async: true,
        success: function( xmlResponse ) {
          // get the contents from search data
          isfetched = true;
          $('.popup').detach().appendTo('.header-inner');
          var datas = $( "entry", xmlResponse ).map(function() {
            return {
              title: $( "title", this ).text(),
              content: $("content",this).text(),
              url: $( "url" , this).text()
            };
          }).get();
          var $input = document.getElementById(search_id);
          var $resultContent = document.getElementById(content_id);
          $input.addEventListener('input', function(){
            var matchcounts = 0;
            var str='<ul class=\"search-result-list\">';
            var keywords = this.value.trim().toLowerCase().split(/[\s\-]+/);
            $resultContent.innerHTML = "";
            if (this.value.trim().length > 1) {
              // perform local searching
              datas.forEach(function(data) {
                var isMatch = false;
                var content_index = [];
                var data_title = data.title.trim().toLowerCase();
                var data_content = data.content.trim().replace(/<[^>]+>/g,"").toLowerCase();
                var data_url = decodeURIComponent(data.url);
                var index_title = -1;
                var index_content = -1;
                var first_occur = -1;
                // only match artiles with not empty titles and contents
                if(data_title != '') {
                  keywords.forEach(function(keyword, i) {
                    index_title = data_title.indexOf(keyword);
                    index_content = data_content.indexOf(keyword);
                    if( index_title >= 0 || index_content >= 0 ){
                      isMatch = true;
                      if (i == 0) {
                        first_occur = index_content;
                      }
                    }

                  });
                }
                // show search results
                if (isMatch) {
                  matchcounts += 1;
                  str += "<li><a href='"+ data_url +"' class='search-result-title'>"+ data_title +"</a>";
                  var content = data.content.trim().replace(/<[^>]+>/g,"");
                  if (first_occur >= 0) {
                    // cut out 100 characters
                    var start = first_occur - 20;
                    var end = first_occur + 80;
                    if(start < 0){
                      start = 0;
                    }
                    if(start == 0){
                      end = 50;
                    }
                    if(end > content.length){
                      end = content.length;
                    }
                    var match_content = content.substring(start, end);
                    // highlight all keywords
                    keywords.forEach(function(keyword){
                      var regS = new RegExp(keyword, "gi");
                      match_content = match_content.replace(regS, "<b class=\"search-keyword\">"+keyword+"</b>");
                    });

                    str += "<p class=\"search-result\">" + match_content +"...</p>"
                  }
                  str += "</li>";
                }
              })};
            str += "</ul>";
            if (matchcounts == 0) { str = '<div id="no-result"><i class="fa fa-frown-o fa-5x" /></div>' }
            if (keywords == "") { str = '<div id="no-result"><i class="fa fa-search fa-5x" /></div>' }
            $resultContent.innerHTML = str;
          });
          proceedsearch();
        }
      });}

    // handle and trigger popup window;
    $('.popup-trigger').click(function(e) {
      e.stopPropagation();
      if (isfetched == false) {
        searchFunc(path, 'local-search-input', 'local-search-result');
      } else {
        proceedsearch();
      };
    });

    $('.popup-btn-close').click(function(e){
      $('.popup').hide();
      $(".local-search-pop-overlay").remove();
      $('body').css('overflow', '');
    });
    $('.popup').click(function(e){
      e.stopPropagation();
    });
  </script>


  

  

  

  


  

</body>
</html>
